114年:配鏡學

鏡片材料有許多種,以下幾種材料請根據阿貝數由高至低排列:①皇冠玻璃 ②聚碳酸酯 ③Trivex鏡片④高折射率塑膠 ⑤高折射率玻璃

A③⑤②④①
B①③④⑤②
C⑤①③②④
D②③①④⑤

詳細解析

本題觀念:

各種眼鏡鏡片材料的阿貝數(Abbe number)排序——阿貝數越高,色散越少,光學品質越佳。

選項分析

題目材料:①皇冠玻璃 ②聚碳酸酯(polycarbonate, PC) ③Trivex鏡片 ④高折射率塑膠 ⑤高折射率玻璃

各材料阿貝數參考值:

材料折射率(n)阿貝數
①皇冠玻璃 (Crown glass)1.523~58–59
②聚碳酸酯 (Polycarbonate, PC)1.586~30
③Trivex1.532~43–45
④高折射率塑膠 (High-index plastic, e.g. 1.67–1.74)1.67–1.74~32–36
⑤高折射率玻璃 (High-index glass, e.g. 1.70–1.90)1.70–1.90~30–36

由高至低排序(阿貝數): ①皇冠玻璃(~58)> ③Trivex(~44)> ④高折射率塑膠(~32–36)> ⑤高折射率玻璃(~30–36)> ②聚碳酸酯(~30)

對應選項:①③④⑤②

(A) ③⑤②④① — Trivex 排第一、皇冠玻璃排最後,明顯錯誤。❌

(B) ①③④⑤② — 皇冠玻璃第一、Trivex 第二、高折射率塑膠第三、高折射率玻璃第四、聚碳酸酯最低,符合已知阿貝數數值。✅

(C) ⑤①③②④ — 高折射率玻璃排第一、高折射率塑膠排最後,明顯錯誤。❌

(D) ②③①④⑤ — 聚碳酸酯排第一,與其最低阿貝數(~30)完全相反,錯誤。❌

答案解析

阿貝數(Abbe number,又稱 V-number)定義為:

V=nD1nFnCV = \frac{n_D - 1}{n_F - n_C}

其中 nDn_DnFn_FnCn_C 分別為黃光(589.3 nm)、藍光(486.1 nm)、紅光(656.3 nm)下的折射率。阿貝數越高代表材料色散越小(chromatic aberration 越低)。

重要規律:折射率越高的材料,阿貝數通常越低(光學色散與折射率成正比趨勢)。例外:Trivex 折射率(1.532)略高於皇冠玻璃(1.523),但阿貝數(44)卻遠低於皇冠玻璃(58),這是因為材料分子結構的本質差異。

本題各材料排序邏輯:

  • 皇冠玻璃(n=1.523)阿貝數 ~58,最高
  • Trivex(n=1.532)阿貝數 ~44,第二(優於聚碳酸酯的重要賣點)
  • 高折射率塑膠(n=1.67+)阿貝數 ~32–36
  • 高折射率玻璃(n=1.7+)阿貝數 ~30–36,與高折射率塑膠相近,但通常略低
  • 聚碳酸酯(PC,n=1.586)阿貝數 ~30,最低

核心知識點

  • 皇冠玻璃阿貝數最高(~58),色散最少,光學品質最佳
  • 聚碳酸酯阿貝數最低(~30),但衝擊強度最高,適合兒童和運動眼鏡
  • Trivex 相比 PC 阿貝數高出約 50%,在需要高光學品質且耐衝擊的場合是 PC 的優秀替代品
  • 高折射率材料(塑膠或玻璃)以薄度換取了較高的色散

參考資料

  1. Abbe Value Interpretation - Allentown Optical
  2. Lens Material Properties - EyeWiki
  3. Trivex vs Polycarbonate - HOYA Vision Care